刀具半径补偿指令

案例分析（一）---刀具半径补偿的应用实例一、刀具半径补偿的过程及刀补动作1.刀具半径补偿指令格式格式:Ｎ—(Ｇ17 Ｇ18 Ｇ19)(Ｇ41 Ｇ42)α-β-Ｄ-；Ｎ—Ｇ40 α-β-；其中:Ｇ41为左刀补,Ｇ42为右刀补，Ｇ40为取消刀补；α、β∈(Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｕ、Ｖ、Ｗ)为指令终点的数值，即刀具半径值。

刀补执行时，采用交点运算方式，既是每段开始都先行读入两段、计算出其交点，自动按照启动阶段的矢量作法，作出每个沿前进方向左侧或右侧加上刀补的矢量路径。

2.刀具半径补偿的过程设要加工如图3所示零件轮廓，刀具半径值存在D01中。

1）刀补建立刀具接近工件，根据Ｇ41或Ｇ42所指定的刀补方向，控制刀具中心从与编程轨迹重合过渡到与编程轨迹偏离一个刀具半径。

当Ｎ4程序段中写上Ｇ41和Ｄ01指令后,运算装置立即同时先读入Ｎ6、Ｎ8两段,在Ｎ4段的终点(Ｎ6段始点),作出一个矢量，该矢量的方向与下一段的前进方向垂直向左，大小等于刀补值(即Ｄ01的值)。

刀具中心在执行这一段(Ｎ4段)时，就移向该矢量的终点。

在该段中，动作指令只能采用Ｇ00或Ｇ01，不能用Ｇ02或Ｇ03。

2）刀补状态控制刀具中心的轨迹始终始垂直偏移编程轨迹一个刀具半径值的距离。

从Ｎ6开始进入刀补状态,在此状态下，Ｇ01Ｇ02Ｇ03Ｇ00都可用。

3）刀补撤消在刀具撤离工作表面返回到起刀点的过程中，根据刀补撤消前Ｇ41或Ｇ42的情况，刀具中心轨迹与编程轨迹相距一个刀具半径值过渡到与编程轨迹重合。

当Ｎ14程序段中用到Ｇ40指令时,则在Ｎ12段的终点(Ｎ14段的始点)，作出一个矢量, 它的方向是与Ｎ12段前进方向的垂直朝左、大小为刀补值。

刀具中心就停止在这矢量的终点，然后从这一位置开始，一边取消刀补一边移向Ｎ14段的终点。

此时也只能用Ｇ01或Ｇ00，而不能用Ｇ02或Ｇ03等。

二、需要特别注意的问题及应用技巧1.注意的问题1）注意明确刀补的方向若在刀补启动开始后的刀补状态中，存在两段以上没有移动指令或存在非指定平面的移动指令段(即刀补方向不明确时)，则有可能产生进刀不足或进刀超差现象。

刀具半径补偿指令G40、G41、G42，1、刀具半径补偿的目的：在编制轮廓铣削加工的场合，如果按照刀具中心轨迹进行编程，其数据计算有时相当复杂，尤其是当刀具磨损、重磨、换新刀具而导至刀具半径变化时，必须重新计算刀具中心轨迹，修改程序，这样不既麻烦而且容易出错，又很难保证加工精度，为提高编程效率，通常以工件的实际轮廓尺寸为刀具轨迹编程，即假设计刀具中心运动轨迹是沿工件轮廓运动的，而实际的刀具运动轨迹要与工件轮廓有一个偏移量（即刀具半径），利用刀具半径补偿功能可以方便地实现这一转变，简化程序编制，机床可以自动判断补偿的方向和补偿值大小，自动计算出实际刀具中心轨迹，并按刀心轨迹运动。

现代数控系统一般都设置若干个可编程刀具半径偏置寄存器，并对其进行编号，专供刀具补偿之用，可将刀具补偿参数（刀具长度、刀具半径等）存入这些寄存器中。

在进行数控编程时，只需调用所需刀具半径补偿参数所对应的寄存器编号即可。

实际加工时，数控系统将该编号所对应的刀具半径取出，对刀具中心轨迹进行补偿计算，生成实际的刀具中心运动轨迹。

2、刀具半径补偿的方法（1）刀具半径指令从操作面板输入被补偿刀具的直径或（半径）值，将其存在刀具参数库里，在程序中采用半径补偿指令。

刀具半径补偿的代码有G40、G41、G42，它们都是模态代码，G40是取消刀具半径补偿代码，机床的初始状态就是为G40。

G41为刀具半径左补偿，（左刀补），G42为刀具半径右补偿（右刀补）。

判断左刀具补偿和右刀具补偿的方法是沿着刀具加工路线看，当刀具偏在加工轮廓的左侧时，为左偏补偿，当刀具偏在加工轮廓的右侧时，为右偏补偿，如图1所示。

图1a中，在相对于刀具前进方向的左侧进行补偿，采用G41，这时相当于顺铣。

图1b 中在相对于刀具前进方向的右侧进行补偿，采用G42，这时相当于逆铣。

在数控机床加工中，一般采用顺铣，原因是从刀具寿命、加工精度、表面粗糙度而言顺铣的效果比较好，因而G41使用的比较多。

刀具补偿刀补半径补偿:格式：G41/G42 G01 X__ Y__ F__ D__建立刀补G40 G01 X__ Y__ F__取消刀补X__ Y__ 运动轨迹终点坐标；D__ 刀具补偿值寄存器。

说明：1、G41刀具半径左补偿，G42刀具半径右补偿。

判定方法：从第三轴的正方向往负方向看过去，沿着刀具运动轨迹方向，刀具在工件的左侧，就是左刀补，反之就是右刀补。

外轮廓：刀具按顺时针轨迹编程—G41，按逆时针轨迹编程—G42;刀补变大——轮廓尺寸变大，反之，刀补变小——轮廓尺寸变小。

内轮廓：刀具按顺时针轨迹编程—G42，按逆时针轨迹编程—G41;刀补变大——轮廓尺寸变小，反之，刀补变小——轮廓尺寸变大。

提醒：a、一个轮廓用一个刀补（一个轮廓一个D，如果尺寸同方向可以用一个D。

）b、如果一个轮廓有尺寸大，有尺寸小的，编程时就要把尺寸精度编进去，看到以下四种尺寸编程时就要编中间尺寸加（或者减）0.01，+/-、-/-、+/0、+/+，等精加工调整刀补时，多减去0.01内轮廓中间尺寸减0.01、外轮廓中间尺寸加0.01。

看到以下两种尺寸直接编基本尺寸，0/-、未注公差，等精加工调整刀补时，多减去0.01。

c、如果一个轮廓尺寸都是一个方向（同时大，同时小），直接通过刀补控制，不用通过编写中间尺寸。

d、由于刀具实际工作半径与理论半径不相符，粗加工刀补一律多放0.1，举例：¢10铣刀，粗加工刀补D01=5.1,如果没有误差，测量出来应该是轮廓多0.2，如果轮廓要小单边0.01，刀补里面拿掉0.11。

如果有误差用实际测量值减去理想值，除以2，在刀补里面减去这个值就可以了。

2、刀补的建立和取消必须在走直线的状态下完成，G00命令下不要取消刀补。

圆弧指令不能建立或者撤销刀补。

（G41/G42 G02/G03 X__ Y__ R__ F__ 和G40 G02/G03 X__ Y__ R__ F__ 这样的格式，绝对不允许）3、刀补的建立和撤销都必须跟X 或Y才能建立或者撤销，Z方向运动不能建立或者撤销刀补。

巧用G41、G42、G40（刀具半径补偿指令）编制数控程序作者：魏国军来源：《中国科技博览》2015年第15期[摘要]数控铣床手动编程中二维加工在没有使用刀补的情况下编制数控加工程序时，由于刀具是圆柱形，存在一定的直径，使刀具中心轨迹与零件轮廓不重合。

如此时按照轮廓线编程，刀具中心（刀位点）行走轨迹将和图样上的零件轮廓轨迹重合，就会造成过切或少切现象。

作者通过分析、尝试及验证，在数控程序中巧秒地使用G41、G42、G40指令，不仅可以解决上述问题，且使编程及加工变得简单。

[关键词]巧用；刀具半径补偿指令；编制；数控程序中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0304-02在手动编制数控铣加工程序时，为了确保铣削加工出的轮廓符合要求，编程员必须依据图样尺寸要求结合所使用刀具半径计算出新的节点坐标，再根据这些坐标值进行编程，这给编程带来了很大数据计算及处理的麻烦（见图1）。

编程时为了避免出现上述所说的数据坐标值计算，考虑利用刀具半径补偿来解决这一问题（见图2），可大大地节省时间提高编程效率。

一、刀具半径补偿数控加工中，是按零件轮廓进行编程的。

由于刀具总有一定的半径（如铣刀半径、铜丝的半径），刀具中心运动的轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓，而是偏移轮廓一个刀具半径值。

这种偏移称为刀具半径补偿。

1、刀具半径补偿指令及格式G41（刀具半径左补偿指令）：G41 G00/G01 X Y DG42（刀具半径右补偿指令）：G42 G00/G01 X Y DG40（刀具半径补偿取消指令）：G40 G00/G01 X Y2、刀具半径补偿指令注意事项在编制数控程序时，使用G41、G42、G40指令可让我们省去因刀具半径而造成的坐标点计算，但在使用过程中需注意一些事项，规纳总结如下五点：（1）、G40、G41指令在使用前，必须由G17、G18、G19指令指定刀具半径补偿平面，且补偿中不能随意更换铣削平面，需要半径补偿指令结束后才能更换铣削平面，否则程序出现报警信号；（2）、编程时，X、Y坐标值的计算参照G00、G01格式，与没有使用刀补时一样，刀补建立时，只能使用G00、G01指令，不能使用G02、G03指令；（3）、D-指令代码为刀具半径补偿寄存器的地址字，在编写程序时应与补偿寄存器号相对应；（4）、G41、G42判别：沿着刀具前进方向看，刀具在前进轨迹方向左侧为左刀补，刀具在前进轨迹方向右侧为右刀补；（5）、刀具半径补偿值设置为负值时，G41、G42刀具所走轨迹将相反。

刀具半径补偿指令在进行数控编程时，除了要充分考虑工件的几何轮廓外，还要考虑是否需要采用刀具半径补偿，补偿量为多少以及采用何种补偿方式。

数控机床的刀具在实际的外形加工中所走的加工路径并不是工件的外形轮廓，还包含一个补偿量。

一、补偿量包括：1、实际使用刀具的半径。

2、程序中指定的刀具半径与实际刀具半径之间的差值。

3、刀具的磨损量。

4、工件间的配合间隙。

二、刀具半径补偿指令：G41、G42、G40G41：刀具半径左补偿G42：刀具半径右补偿G40：取消补偿格式：G41/G42 X Y H ；H：刀具半径补偿号：范围H01—H32；也就是输入刀具补偿暂存器编号，补偿量就通过机床面板输入到指定的暂存器编号里，例：G41 X Y H01；刀具直径为10㎜，这时在暂存器编号“1”里补偿量就输入“5”。

1、G41：（左补偿）是指加工路径以进给方向为正方向，沿加工轮廓左侧让出一个给定的偏移量。

2、G42：（右补偿）是指加工路径以进给方向为正方向，沿加工轮廓右侧让出一个给定的偏移量。

3、G40：（取消补偿）是指关闭左右补偿的方式，刀具沿加工轮廓切削。

G40（取消补偿）G41（左补偿）G42（右补偿）切削方向G40（取消补偿）G42（右补偿）切削方向G41（左补偿）工件轮廓三、刀具半径补偿量由数控装置的刀具半径补偿功能实现。

采用这种方式进行编程时，不需要计算刀具中心运动轨迹坐标值，而只按工件的轮廓进行编程，补偿量输入到控制装置寄存器编号的数值给定，编程简单方便，大部份数控程序均采用此方法进行编制。

加工程序得到简化，可改变偏置量数据得到任意的加工余量。

即对于粗加工和精加工可用同一程序、同一刀具。

刀具半径补偿是通过指明G41或G42来实现的。

为了能够顺利实现补偿功能，要注意以下问题：1、G41、G42通常和指令连用（也就是要激活），激活刀具偏置不但可以用直线指令G01，也可以通过快速点定位指令G00。

但一般情况下G41和G42和G02、G03不能出现在同一程序段内，这样会引起报警。

G41 左补偿指令是指沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的左边。

如下图所示：G42 右补偿指令是指沿着刀具前进的方向观察，刀具偏在工件轮廓的右边。

如下图所示：●G40 刀具半径补偿取消指令，该指令与G41或G42配合使用，使用该指令后，使与其配合使用的G41或G42指令无效。

●<1>给上刀具半径补偿指令格式⏹ G00 G411）(G17)X_Y_D_;⏹ G01 G42⏹ G00 G412） (G18) X_Z_D_;⏹ G01 G42⏹ G00 G413） (G19) Y_Z_D_;⏹ G01 G42●<2>取消刀具半径补偿指令格式●G00●G40 X_Y; (X_Z_;) (Y_Z_;)●G01（5）刀具半径补偿指令格式说明：●<1>刀具半径补偿用G17、G18、G19命令在被选择的工作平面内进行补偿。

比如当G17命令执行后，刀具半径补偿仅影响X、Y轴的移动，而对Z轴没有作用。

<2>刀具半径补偿指令G41或G42只在G00和G01模式下有效，不能在G02和G03模式下给出刀具半径补偿G41或G42，否则机床报警。

<3>D_是刀具补偿号，其具体数值在加工或试运行前已设定在补偿存储器中，D_是续效代码。

<4>刀具半径补偿必须在程序结束前取消，否则刀具中心将不能回到程序原点上；刀具半径补偿必须在G00和G01模式下取消，在G02和G03模式下机床将会报警。

<5>取消刀具半径补偿除可以用G40指令外，还可以用D00指令，即”G00(G01)X_Y_D00;”也可以取消刀具半径补偿。

●<6>刀具半径补偿除方便编程外还可以用改变刀具半径补偿值大小的方法来实现同一程序进行粗加工、精加工，故有：●粗加工刀补值=刀具半径+精加工余量●精加工刀补值=刀具半径+修正量(若刀具尺寸准确或零件上下偏差相等，修正量为零)（6）使用刀具半径补偿时应注意的问题：●<1>一般情况下刀具半径补偿号要在刀补取消后才能变换，如果在补偿方式下变换补偿号，当前句的目的点的补偿量将按照所换补偿号的新值给定，而当前句开始点补偿量则不变。

数控铣床编程编程指令和刀具半径补偿１.G指令：准备功能指令（1）G90 绝对方式编程（2）G91 增量方式编程（3）G54～ G59 选择工件坐标系（4）G00 快速点定位 X Y Z（5）G01 直线插补 X Y Z F（6）G02 顺圆插补 X Y R（或I J K） F （7）G03 逆圆插补 X Y R （或I J K） F（8）G41 X Y D 刀具半径左补偿（9）G42 X Y D 刀具半径右补偿（10）G40 X Y 取消刀具半径补偿（11）G17、G18、G19 选择加工平面G17—XOY 平面(缺省值) G18—XOZ平面 G19—YOZ平面G90 G80 G40 G17 G49 G21（安全语句）功能：初始化状态设定。

式中： G90 ——绝对值方式；G80 ——取消固定循环；G 代码指令２.M 指令：辅助功能 （1）M00 程序暂停 （2）M03 主轴正转 （3）M05 主轴停 （4）M08 切削液开 （5）M09 切削液停（6）M30 完成程序段指令后 返回“程序开始”（7）M98 调用子程序 （8）M99 子程序结束一、基本常用指令3.指令——fz(mm/min)进给速度vf =fz ×z × n （铣床、加工中心）4.S 指令——r/min5.程序的组成和格式和数车一样，数铣的一个完整的零件程序包括程序号、程序内容和程序结束三个部分。

%（或O ）1234G90 G80 G40 G17 G49 G21(安全语句) M03S1000 G54G00Z100 X0Y0G01Z-6F200G41D01X ▁Y ▁ …… G40X ▁Y ▁ G00Z100 M05 M30程序号程序内容程序结束6.绝对值编程G90与相对值编程G91格式： G90 G X Y ZG91 G X Y ZG90为绝对值编程，每个轴上的编程值是相对于程序原点的。

G91为相对（增量）值编程，每个轴上的编程值是相对于前一位置而言的，该值等于沿轴移动的距离。